7.6 實(shí)驗(yàn)：探究功與速度變化的關(guān)系—人教版高中物理必修二課件(共23張PPT)

1、探究功與速度變化的關(guān)系【高中物理】【人教版必修2】【第七章 機(jī)械能守恒定律】精細(xì)梳理01深入探究02典型例題03如圖所示，滾動(dòng)的保齡球具有動(dòng)能，碰到球瓶后，速度變小；汽車在牽引力的作用下，速度增加，動(dòng)能增加。那么，當(dāng)外力對(duì)物體做功或者物體對(duì)外做功時(shí)，物體的動(dòng)能如何變化？做功與物體動(dòng)能的改變究竟有什么關(guān)系呢？情景點(diǎn)擊精細(xì)梳理01課程目標(biāo)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄亢懔?duì)物體做功與物體速度變化的關(guān)系。1、會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的速度。2、能夠利用物理圖象探究功與物體速度變化的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)器材 小車(前面帶小鉤)、100200g砝碼、長木板(兩側(cè)適當(dāng)?shù)膶?duì)稱位置釘兩個(gè)鐵釘)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶、學(xué)生

2、電源及導(dǎo)線(使用電花計(jì)時(shí)器不用學(xué)生電源）56條等長的橡皮筋、刻度尺。精細(xì)梳理01三、實(shí)驗(yàn)原理：倍增法 探究恒力做功與速度變化的關(guān)系，可通過改變力對(duì)物體做的功，測出力對(duì)物體做不同的功時(shí)物體的速度。為了簡化實(shí)驗(yàn)，可將物體初速度設(shè)置為0，可用如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過增加橡皮筋的條數(shù)使橡皮筋對(duì)小車做的功成倍增加，再通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測量每次實(shí)驗(yàn)小車后的速度。最后探究力做的功與速度變化之間的關(guān)系精細(xì)梳理01四、實(shí)驗(yàn)步驟1.先將木板置于水平桌面上,然后在釘有鋼釘?shù)拈L木板上放好驗(yàn)小車。2.先用一條橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶測出小車的速v1,設(shè)此時(shí)橡皮筋對(duì)小車做的功為W1,記入表格。3.用兩條橡皮

3、筋做實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度與第一次相同，這樣橡皮筋對(duì)小車做的功為W2，測出小車的速度v2，記入表格。4.用三條、四條、.橡皮筋做實(shí)驗(yàn),用同樣的方法測出功和速度，記入表格。5.建立直角坐標(biāo)系,用縱坐標(biāo)表示力對(duì)物體做的W,用橫坐表示物體的速度v或速度的二次方v,描點(diǎn)、連線，得出結(jié)論。精細(xì)梳理01探究的思路1、測量橡皮筋對(duì)小車做的功W2、測量由于橡皮筋做功得到的小車速度v3、數(shù)據(jù)處理，尋找W與v的關(guān)系深入探究深入探究02一、注意事項(xiàng) 1.平衡摩擦力：實(shí)驗(yàn)中的小車不可避免地要受到摩擦力的作用，摩擦力對(duì)小車做負(fù)功,我們研究的是橡皮筋做的功與物體速度的關(guān)系，應(yīng)設(shè)法排除摩擦力的影響,可采用將木板一端墊

4、高的方法來實(shí)現(xiàn)。將木板一端墊高,使重力沿斜面方向的分力與摩擦力平衡,就能消除摩擦力的影響。判斷已平衡掉摩擦力的方法是輕推一下小車,觀察到車不受其他時(shí)能在木板上做勻速運(yùn)動(dòng)。 2.我們用2條、3條、.橡皮筋進(jìn)行第2次、第3次、.實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí),每次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋伸長的長度都應(yīng)保持一致。 3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí),以橡皮筋對(duì)小車做的功W為縱坐標(biāo),小車獲得的速度為橫坐標(biāo),以第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功W為單位,作出W-v以及W-v圖象,分析圖象,可以得知橡皮筋對(duì)小車做的功W與小車獲的速度v的定量關(guān)系。 4.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶上相鄰各點(diǎn)的間距并不均勻，應(yīng)選間距均勻的那一段紙帶來計(jì)算小車的速度,因?yàn)檫@一段是橡皮筋對(duì)小車做功完

5、畢時(shí)的情形。深入探究深入探究02二、誤差分析1.誤差的主要來源是橡皮筋的長度、粗細(xì)不一,使橡皮筋的拉力與橡皮筋的條數(shù)不成正比。2.平衡摩擦力不徹底或平衡過度也會(huì)造成誤差。3.利用打上點(diǎn)的紙帶計(jì)算小車的速度時(shí),測量不準(zhǔn)帶來誤差。三、數(shù)據(jù)處理1.測量小車的速度:實(shí)驗(yàn)獲得如圖所示的紙帶,為探究橡皮筋做功和小車速度的關(guān)系,需要測量彈力做功結(jié)束時(shí)小車的速度,即小車做勻速運(yùn)動(dòng)的速度,應(yīng)在紙帶物理量是(用字母表示):A1、A2的距離x,小車速度的表達(dá)式v=x/t(用測量的物理量表示)(T為打點(diǎn)時(shí)器的時(shí)間間隔）深入探究深入探究02深入探究深入探究023.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析 在坐標(biāo)紙上,如圖所W-v和W-v圖線

6、(“W”以一根橡皮筋做的功為單位)。（1）用計(jì)算法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù): 在確定了橡皮筋對(duì)小車所做的功并測出了小車獲得的速度后，如果作出的W-曲線條直線,可以采用計(jì)算的方法,即根據(jù)測得的速度分別按Wv、Wv、W根號(hào)v、算出相應(yīng)的功的值，實(shí)際則得的速度與哪一種最接近,它們之間就具有哪一種關(guān)系。深入探究深入探究02 (2)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)： 我們也可根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù),分別作出W-v曲線、W-v曲線、W-v曲線.如果哪一種圖象更接近于過原點(diǎn)的傾斜直線,功與速度之間就是哪一種正比關(guān)系。 用圖象法處理數(shù)據(jù),要比計(jì)算法更簡捷而且直觀。深入探究深入探究02實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)1、適度平衡小車的摩擦力（稍微傾斜木板

7、）2、每次小車都要由同一位置靜止開始運(yùn)動(dòng)3、橡皮筋拉伸長度要適度深入探究深入探究02該實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：該實(shí)驗(yàn)方法巧妙的避開了功的運(yùn)算，直接確定了橡皮筋拉力對(duì)小車所做功的倍數(shù)關(guān)系。設(shè)計(jì)思路充分體現(xiàn)了探究精神。缺點(diǎn)：橡皮筋的長度、粗細(xì)不一；橡皮筋條數(shù)多時(shí)很難在紙帶上找到均勻的點(diǎn)；實(shí)驗(yàn)誤差較大典型例題典型例題03類型一 實(shí)驗(yàn)原理及操作注意事項(xiàng)【例題1】關(guān)于“探究功與速度變化的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中,下列敘述正確的是( )A.每次實(shí)驗(yàn)必須設(shè)法算出橡皮筋對(duì)小車做功的具體數(shù)值B.每次實(shí)驗(yàn)中,橡皮筋拉伸的長度沒有必要保持一致C.放小車的長木板應(yīng)該盡量使其水平D.先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,再讓小車在橡皮筋的作用下彈出

8、解析:本實(shí)驗(yàn)沒有必要測出橡皮筋做的功到底是多少焦耳,只要測出以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí)橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的多少倍就已經(jīng)足夠了,A錯(cuò)。每次實(shí)驗(yàn)橡皮筋拉伸的長度必須保持一致,只有這樣才能保證以后各次實(shí)驗(yàn)時(shí),橡皮筋做的功是第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的整數(shù)倍,B錯(cuò)。小車運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到阻,只有使木板傾斜到一定程度,才能減小誤差,C錯(cuò)。實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)該先接通電源,讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器開始工作,然后再讓小車在橡皮筋的作用下彈出,D正確。答案:D典型例題典型例題03類型二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理【例題2】為了“探究功與速度變化的關(guān)系”，某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)，他讓滑塊在某一水平面上滑行,利用速度采集器獲取其初速度v并測量出不同初速度的最大滑行距離x,得

9、到下表所示幾組數(shù)據(jù)：(1)該同學(xué)根據(jù)表中數(shù)據(jù),作出x-v圖象如圖甲所示,觀察該圖象,該同學(xué)作出如下推理：根據(jù)x-v圖象大致是一條拋物線,可以猜想x可能與v成正比。請(qǐng)?jiān)趫D乙所示坐標(biāo)紙上選擇適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸作出圖線驗(yàn)證該同學(xué)的猜想(2)根據(jù)你所作的圖象,你認(rèn)為滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度二次方v的關(guān)系是。典型例題典型例題03典型例題典型例題03點(diǎn)撥:用描點(diǎn)法畫出x-v圖象,然后由圖線判斷規(guī)律。解析:(1)作出x-v圖線如圖所示。 (2)由圖可以看出滑塊滑行的最大距離x與滑塊初速度的二次方v成正比，即xv答案:(1)見解析 (2) xv典型例題典型例題03題后反思用圖象法分析兩個(gè)物理量間的關(guān)系很直觀

10、,也很清晰,通過圖線的形狀容易確定x和v以及x和v的關(guān)系。典型例題典型例題03類型三 實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)【例題3】如果提供給你天平、氣墊導(dǎo)軌、數(shù)字計(jì)時(shí)器及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)備,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)探究功與質(zhì)量、速度間定量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法.點(diǎn)撥:用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器，可以測出滑塊經(jīng)導(dǎo)軌上某位置的速度。典型例題典型例題03解析:如圖所示,滑塊在氣墊導(dǎo)軌上受重力和支持力兩個(gè)力的作用，當(dāng)滑塊沿導(dǎo)軌滑行時(shí),滑塊重力沿傾斜導(dǎo)軌方向的分力對(duì)滑塊做功。這一分力為在滑塊經(jīng)過兩光電門的過程中，這一分力所做的功為式中m為滑塊(連同遮光條)的質(zhì)量,可用天平測出；h為墊塊的高度，l為墊塊與導(dǎo)軌接觸點(diǎn)到導(dǎo)軌底端的距離，s為兩光電門間的距離,均可用刻度尺測出。典型例題典型例題03 以v1、v2分別表示滑塊經(jīng)過光電門G1、G2時(shí)的